Структурные переходы и временная нестабильность в жидких Cu, Co, Fe и расплавах на основе Fe

• Автор: Бельтюков, Анатолий Леонидович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 146 с. : ил

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Теории и модельные представления жидкого состояния

1.2. О структурных превращениях в металлических жидкостях

1.3. Структура и кинетические свойства жидких меди, кобальта и железа

1.4. О влиянии малых добавок на свойства жидкого железа

1.5. О немонотонной временной релаксации в неравновесных металлических расплавах

Выводы по материалам первой главы и постановка задачи исследований Глава 2. Методики исследований и обработка экспериментальных данных

2.1. Метод крутильных колебаний для определения вязкости жидких металлов

2.1.1. Теория метода крутильных колебаний стаканчика с расплавом

2.1.2. Конструкция вискозиметра

2.1.3. Методика измерений и обработка полученных результатов
2.2. Мсгод лежащей капли для измерения плотности и поверхностного натяжения расплавов
2.2.1. Основы метода лежащей капли
2.2.2. Конструкция экспериментальной установки для исследований плотности и поверхност ного натяжения расплавов
2.2.3. Методика проведения эксперимента и обработка его результатов
2.3. Метод дифференциального термического анализа
2.4. Общий вероятностный анализ ошибок методов крутильных колебаний и лежащей капли
2.5. Пощотовка образцов и их аттестация Выводы по материалам второй главы
Глава 3. Структурные переходы и временная нестабильность в чистых жидких металлах
3.1. Структурные переходы в жидких железе, меди и кобальте вблизи температуры плавления
3.2. Гистерезис вязкости жидких меди и кобальт
3.3. Об аномальном поведении вязкости жидкого кобальта в области структурного перехода
Выводы по материалам третьей главы
Глава 4. Влияние малых добавок на структурные превращения в жидком железе 1Ю
4.1. Температурные зависимости вязкости расплавов на основе железа технической чистоты с добавками одного атомного процента i, Си, Со, Мо,
V, С и О
4.2. Политермы плотности и поверхностного натяжения жидкого железа с малыми добавками
Выводы по материалам четвертой главы
Глава 5. Термические структурные превращения в стеклообразующих расплавах на основе системы i
5.1. Вязкосгь, плотность, поверхностное натяжение и дифференциальнотермический анализ расплавов i4ii2,4 и 9,9В ,9.2.3
5.2. Влияние термической обработки расплава ,9,9i4,,3 на его кристаллизационную способность
5.3. Рснтгено структурный анализ расплавов i
5.4. Термические структурные превращения в расплавах 2,0.4 и
,9В ,9i4,,3
Выводы по материалам пятой главы
Основные результаты работы
Литература


К квазикристаллическим моделям, прежде всего, относится дырочная модель Френкеля 5, который одним из первых обратил внимание на то, что при температрах, близких к температуре плавления, жидкости по своим свойствам и структуре ближе к твердым телам, чем к газам. Эта идея была подтверждена в исследованиях Данилова В. И. 6 по рентгеноструктурному анализу жидких металлов. В дырочной модели начальная точка совершенный кристалл. Энергия и энтропия кристалла увеличиваются при введении незанятых мест решетки дырок. Концентрация таких свободных мест значительно возрастает при повышении температуры. Показано 5, что должна существовать температура, выше которой кристалл скачком преобразуется в состояние с намного большей концентрацией дырок. Это состояние, фактически соответствует сильно поврежденному кристаллу, идентифицировано жидкостью число вакантных узлов вблизи температуры плавления составляет около от общего числа узлов. Френкель рассматривал дырки, как более или менее расширенные промежутки между частицами, не имеющие определенной формы и размеров, способные спонтанно возникать, расширяться, сжиматься и вновь исчезать. Дополнительный объем, который приобретает металл после плавления, соответствует суммарному объему этих дырок. Их наличием объясняются высокие значения текучести, сжимаемости, термического расширения и коэффициент диффузии в жидкости. Недостаток этой модели заключается в значительной переоценке сил межчастичного взаимодействия. В рамках дырочных теорий это приводит к тому, что ее количественные оценки отдельных свойств жидкостей очень далеки от экспериментально наблюдаемых значений. В соответствии со взглядами Френкеля, Фишер ИЗ. Среднее время между скачками т связано со средним периодом колебаний атома Хо соотношением
где е энергия активации. В настоящее время большое распространение получили модели, допускающие наличие в жидкостях микрокристалликов . Г. Стюарт, например, полагал, что в жидкостях существуют группировки частиц сиботаксисы, в пределах которых сохраняется порядок, близкий к имеющемуся в твердом теле. Эти группы, содержащие сотни молекул, обладают временным существованием как целое, имеют нечетко выделенные границы, оптимальные размеры и внутреннюю закономерность, определяемые температурой и молекулярными силами. Сиботаксисы непрерывно зарождаются и исчезают, а молекулы, принадлежащие одной группировке, переходят к другой, вновь возникающей с иным расположением оси симметрии. Эта картина хорошо согласуется с представлениями Я. И. Френкеля о дырочном строении жидкости. В многокомпонентной жидкости сиботаксис это относительно устойчивое образование с более сильными внутренними связями по сравнению с внешними. Действительно, время существования атомной группировки т зависит, прежде всего, от энергии межатомных связей в ней, и может бьггь описано выражением вида 1. Необходимо отметить, что сибоздксис, даже весьма устойчивый во времени, характеризует структуру самой жидкости, вследствие чего не может быть квалифицирован как представитель иной фазы. В этом его существенное отличие от микрокристаллита. Сиботаксис не имеет физической поверхности раздела, при переходе через которую параметры состояния и свойства менялись бы скачкообразно. Возможный переход одной координации атомов в другую например, распад сиботаксиса не связан со строго определенными параметрами состояния, носит непрерывный характер, чем и отличается от классического фазового перехода. Как видно из изложенного, сама по себе сиботаксическая модель даже без дополнительной конкретизации структуры сиботаксиса, причем в применении и к однокомпонентным жидкостям, в том числе чистым металлам может быть названа моделью микронеоднородного строения. Это тем более справедливо, если с ее позиции рассматриваются многокомпонентные системы. Модель, похожая на модели Френкеля и Стюарта, была предложена Эйрингом . Он рассматривает жидкость как массу субмикроскоиических кристаллов с относительным порядком внутри и беспорядочным расположением атомов между ними.